IT201800009968A1 - Power and control device of an electric vehicle - Google Patents

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Luca Carmignani
Jury Cantini
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Piaggio & C Spa
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Description

DISPOSITIVO DI ALIMENTAZIONE E CONTROLLO DI UN VEICOLO ELETTRICO POWER SUPPLY AND CONTROL DEVICE OF AN ELECTRIC VEHICLE

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, in particolare di un motociclo a trazione elettrica, con caratteristiche di affidabilità migliorate. The present invention relates to a power supply and control device for an electric vehicle, in particular for an electric traction motorcycle, with improved reliability characteristics.

Nella seguente descrizione verrà fatto principalmente riferimento ad un motociclo o ciclomotore a trazione elettrica senza tuttavia volerne limitare il campo di applicazione. Inoltre nella seguente descrizione i termini motociclo e ciclomotore sono da considerarsi equivalenti. In the following description, reference will mainly be made to an electric-powered motorcycle or moped without however wishing to limit its field of application. Furthermore, in the following description the terms motorcycle and moped are to be considered equivalent.

E’ noto utilizzare motori elettrici sia in motocicli di tipo ibrido, in cui uno o più motori a combustione interna sono assistiti da uno o più motori elettrici, sia in motocicli completamente elettrici, in cui la trazione avviene esclusivamente tramite il motore elettrico. In alcune forme di realizzazione tipiche di tipo noto, un motociclo elettrico include vantaggiosamente una batteria principale ad alta tensione che fornisce l’energia di pilotaggio del motore elettrico di trazione e una batteria di servizio a bassa tensione che fornire energia a varie apparecchiature elettriche ed elettroniche del motociclo. In soluzioni di questo tipo è inoltre normalmente previsto un convertitore CC-CC che converte la corrente in alta tensione generata dalla batteria principale in una corrente a bassa tensione per alimentare la batteria di servizio in bassa tensione. It is known to use electric motors both in hybrid-type motorcycles, in which one or more internal combustion engines are assisted by one or more electric motors, and in fully electric motorcycles, in which traction takes place exclusively through the electric motor. In some typical embodiments of the known type, an electric motorcycle advantageously includes a high voltage main battery which supplies the driving energy of the electric traction motor and a low voltage service battery which supplies energy to various electrical and electronic equipment. of the motorcycle. In solutions of this type, a DC-DC converter is also normally provided which converts the high voltage current generated by the main battery into a low voltage current to power the low voltage service battery.

Una delle funzione svolte dalla batteria di servizio è quella di fornire energia al sistema in fase di accensione del motociclo. In pratica, in fase di accensione, l’utilizzatore tramite un commutatore (tipicamente azionato dalla chiave o dal pulsante di accensione del veicolo) collega la batteria di servizio all’unità di controllo del veicolo (VCU - Vehicle Control Unit). Quest’ultima a sua volta, attraverso una unità di controllo della batteria principale (BMS -Battery Management System) comanda l’attivazione della batteria principale ponendola in grado di pilotare il motore di trazione e mantenere in carica la batteria di servizio attraverso il convertitore CC-CC. One of the functions performed by the service battery is to supply energy to the system when starting the motorcycle. In practice, during the ignition phase, the user connects the service battery to the vehicle control unit (VCU - Vehicle Control Unit) via a switch (typically operated by the key or the vehicle ignition button). The latter in turn, through a control unit of the main battery (BMS -Battery Management System), commands the activation of the main battery making it able to drive the traction motor and keep the service battery charged through the DC converter. -CC.

Tale soluzione, pur assolvendo il compito di gestire in maniera ottimale l’alimentazione del motore elettrico di trazione e dei vari dispositivi elettronici ed elettrici del motociclo, presenta tuttavia alcuni inconvenienti. Tra questi, particolarmente grave per l’utilizzatore è l’inconveniente che si verifica quando la batteria di servizio è scarica o guasta. In questo caso infatti, venendo a mancare l’energia di alimentazione iniziale della VCU da parte della batteria di servizio, il motociclo non può essere avviato, pur essendo la batteria principale in alta tensione sufficientemente carica. This solution, while fulfilling the task of optimally managing the power supply of the electric traction motor and the various electronic and electrical devices of the motorcycle, however, has some drawbacks. Among these, particularly serious for the user is the inconvenience that occurs when the service battery is discharged or faulty. In this case, in fact, since the initial power supply of the VCU from the service battery fails, the motorcycle cannot be started, even though the main high voltage battery is sufficiently charged.

Per risolvere queste problema sono state proposte diverse soluzioni, che tuttavia presentano vari inconvenienti dovuti soprattutto alla complessità dei circuiti utilizzati per garantire l’avvio del veicolo e/o a una non completa affidabilità dei sistemi proposti. To solve these problems, various solutions have been proposed, which however have various drawbacks mainly due to the complexity of the circuits used to ensure the starting of the vehicle and / or the incomplete reliability of the proposed systems.

Sarebbe pertanto desiderabile disporre di un veicolo elettrico, ed in particolare un motociclo elettrico, con caratteristiche migliorate, che sia in grado di superare i problemi dei veicoli di tipo noto derivanti dalla impossibilità di avviare il veicolo in condizioni in cui la batteria di servizio non abbia carica sufficiente allo scopo. It would therefore be desirable to have an electric vehicle, and in particular an electric motorcycle, with improved characteristics, which is able to overcome the problems of known types of vehicles deriving from the impossibility of starting the vehicle in conditions in which the service battery does not have charge sufficient for the purpose.

Uno scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, ed in particolare di un motociclo elettrico, che renda possibile l’avviamento del veicolo anche nei casi in cui la batteria di servizio non sia sufficientemente carica. An object of the present invention is therefore to provide a power supply and control device for an electric vehicle, and in particular for an electric motorcycle, which makes it possible to start the vehicle even in cases where the service battery is not sufficiently charged. .

Ancora uno scopo che renda possibile l’avviamento del veicolo anche nei casi in cui la batteria di servizio non sia sufficientemente carica e che, una volta che il veicolo è avviato, consenta la ricarica della batteria di servizio. Another object that makes it possible to start the vehicle even in cases where the service battery is not sufficiently charged and which, once the vehicle is started, allows the service battery to be recharged.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico che sia provvisto di mezzi di avviamento di emergenza nel caso in cui la batteria di servizio non sia sufficientemente carica per consentire l’avviamento del veicolo. A further object of the present invention is to provide a power supply and control device for an electric vehicle that is equipped with emergency starting means in the event that the service battery is not sufficiently charged to allow the vehicle to be started.

Ancora uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico che possa essere realizzato con mezzi circuitali relativamente semplici. Another object of the present invention is to provide a power supply and control device for an electric vehicle which can be made with relatively simple circuit means.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, che sia di facile realizzazione e a costi competitivi. Another object of the present invention is to provide a power supply and control device for an electric vehicle, which is easy to manufacture and at competitive costs.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi della presente invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti mediante un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico che comprende un motore elettrico di trazione ed un sistema di controllo del veicolo e del motore, detto dispositivo comprendendo una prima batteria principale di alimentazione del motore elettrico e di detto sistema di controllo, una seconda batteria di servizio atta ad alimentare detto sistema di controllo durante una fase di accensione di detto veicolo, primi mezzi di avviamento del veicolo e secondi mezzi di avviamento di emergenza del veicolo. Il veicolo secondo la presente invenzione è caratterizzato dal fatto che detto sistema di controllo comprende una prima unità di controllo del veicolo e del motore elettrico ed una seconda unità di controllo di detta prima batteria principale, detti primi mezzi di avviamento essendo operativamente collegati a detta seconda batteria di servizio e a detta prima unità di controllo del veicolo e del motore per alimentare detta prima unità di controllo tramite detta seconda batteria di servizio in condizioni normali, detti secondi mezzi di avviamento di emergenza essendo operativamente collegati a detta seconda unità di controllo per alimentare detta prima unità di controllo tramite detta prima batteria principale in condizioni di avviamento di emergenza. The aforesaid and other objects and advantages of the present invention, as will emerge from the following description, are achieved by means of a power supply and control device for an electric vehicle which comprises an electric traction motor and a control system for the vehicle and the engine, said device comprising a first main battery for powering the electric motor and said control system, a second service battery adapted to power said control system during an ignition phase of said vehicle, first starting means of the vehicle and second starting means vehicle emergency. The vehicle according to the present invention is characterized in that said control system comprises a first control unit of the vehicle and of the electric motor and a second control unit of said first main battery, said first starting means being operatively connected to said second service battery and to said first vehicle and engine control unit for powering said first control unit through said second service battery in normal conditions, said second emergency starting means being operatively connected to said second control unit for powering said first control unit via said first main battery in emergency starting conditions.

In un suo ulteriore aspetto, la presente invenzione è anche relativa ad un veicolo elettrico, in particolare un ciclomotore elettrico, comprendente un dispositivo del tipo descritto e rivendicato. In a further aspect, the present invention also relates to an electric vehicle, in particular an electric moped, comprising a device of the type described and claimed.

In questo modo, come meglio spiegato nel seguito, tramite i secondi mezzi di avviamento di emergenza è possibile attivare la seconda unità di controllo, in pratica costituita da una unità di controllo (BMS) della prima batteria principale, in modo da consentire l’alimentazione della prima unità di controllo, comprendente una unità di controllo del veicolo (VCU), attraverso la prima batteria principale quando la seconda batteria di servizio non è provvista di carica sufficiente, e permettere quindi l’avviamento del veicolo. In this way, as better explained below, by means of the second emergency starting means it is possible to activate the second control unit, in practice constituted by a control unit (BMS) of the first main battery, so as to allow power supply. of the first control unit, comprising a vehicle control unit (VCU), through the first main battery when the second service battery is not provided with sufficient charge, and thus allowing the vehicle to be started.

Per gli scopi della presente invenzione con il termine “condizioni di avviamento di emergenza” si intendono condizioni in cui la seconda batteria di servizio non è provvista di carica sufficiente per consentire l’avviamento del veicolo. For the purposes of the present invention, the term "emergency starting conditions" means conditions in which the second service battery is not provided with sufficient charge to allow the vehicle to be started.

Inoltre, con il termine “batteria” si intende un qualsiasi dispositivo di accumulo di energia elettrica che sia ricaricabile e che sia in grado di fornire energia elettrica ad un circuito ad esso collegato. Furthermore, the term “battery” means any electrical energy storage device which is rechargeable and capable of supplying electrical energy to a circuit connected to it.

Infine, con il termine “veicolo elettrico” si intende qualsiasi veicolo provvisto di almeno un motore elettrico di trazione, comprendendo quindi sia veicoli a trazione totalmente elettrica che i veicoli a trazione ibrida. Finally, the term “electric vehicle” means any vehicle equipped with at least one electric traction motor, thus including both fully electric traction vehicles and hybrid traction vehicles.

In una forma di realizzazione tipica di un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico secondo la presente invenzione, i primi mezzi di avviamento comprendono un primo commutatore di avviamento e detti secondi mezzi di avviamento di emergenza comprendono un secondo commutatore di avviamento di emergenza, posizionato su un circuito di emergenza. In a typical embodiment of a power supply and control device for an electric vehicle according to the present invention, the first starting means comprise a first ignition switch and said second emergency starting means comprise a second emergency starting switch, positioned on an emergency circuit.

Normalmente detti primo e secondo commutatore sono azionabili da un utente e possono essere tipicamente costituiti rispettivamente da una chiave o da un pulsante di accensione e da un pulsante di avviamento di emergenza. Normally said first and second switches can be operated by a user and can typically consist of a key or an ignition button and an emergency start button respectively.

Più in dettaglio, in una forma di realizzazione secondo la presente invenzione, il dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico può vantaggiosamente comprendere terzi mezzi di commutazione che sono comandati da detta seconda unità di controllo di detta prima batteria principale e che sono atti a connettere detta prima batteria principale alla prima unità di controllo del veicolo e del motore elettrico; inoltre il dispositivo di alimentazione e controllo può vantaggiosamente comprendere quarti mezzi di commutazione che sono comandati da detta prima unità di controllo del veicolo e del motore elettrico ed operativamente collegati a detta seconda unità di controllo di detta prima batteria principale e atti a inviare a detta seconda unità di controllo un segnale per l’attivazione/disattivazione di detti terzi mezzi di commutazione. More in detail, in an embodiment according to the present invention, the power supply and control device of an electric vehicle can advantageously comprise third switching means which are controlled by said second control unit of said first main battery and which are adapted to connecting said first main battery to the first control unit of the vehicle and of the electric motor; moreover, the power supply and control device can advantageously comprise fourth switching means which are controlled by said first control unit of the vehicle and of the electric motor and operatively connected to said second control unit of said first main battery and adapted to send to said second control unit a signal for the activation / deactivation of said third switching means.

In pratica, i terzi mezzi di commutazione possono essere costituiti da un interruttore (switch principale), comandato dalla unità di controllo (BMS) della batteria principale, che permette di collegare elettricamente l’alimentazione del sistema di controllo del veicolo e del motore alla tensione della prima batteria principale. A loro volta i quarti mezzi di commutazione possono essere costituiti da un ulteriore interruttore (interruttore di accensione) comandato dall’unità di controllo del veicolo (VCU) la cui chiusura viene rilevata dalla BMS che attiva di conseguenza la chiusura dello switch principale. In practice, the third switching means can be constituted by a switch (main switch), controlled by the control unit (BMS) of the main battery, which allows to electrically connect the power supply of the control system of the vehicle and of the engine to the voltage of the first main battery. In turn, the fourth switching means may consist of an additional switch (ignition switch) controlled by the vehicle control unit (VCU) whose closure is detected by the BMS which consequently activates the closure of the main switch.

In condizioni normali quindi, la VCU può essere attivata dalla chiave di accensione e determina la chiusura dell’interruttore di accensione. La BMS rileva la chiusura di quest’ultimo e attiva lo switch principale determinando la chiusura del circuito di alimentazione del sistema di controllo del veicolo e del motore tramite la batteria principale. In una forma di realizzazione del dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la presente invenzione, il secondo commutatore di avviamento di emergenza è atto ad inviare a detta seconda unità di controllo di detta prima batteria principale un segnale per l’attivazione/disattivazione di detti terzi mezzi di commutazione. Under normal conditions, therefore, the VCU can be activated by the ignition key and causes the ignition switch to close. The BMS detects the closure of the latter and activates the main switch causing the closure of the power supply circuit of the vehicle and engine control system via the main battery. In an embodiment of the power supply and control device of an electric vehicle, according to the present invention, the second emergency start switch is able to send to said second control unit of said first main battery a signal for the activation / deactivation of said third switching means.

In pratica, in condizioni di avviamento di emergenza, l’utilizzatore, tramite ad esempio un pulsante, agisce sul secondo commutatore di avviamento di emergenza determinandone la chiusura. La BMS rileva quindi la chiusura di quest’ultimo e attiva lo switch principale determinando la chiusura del circuito di alimentazione del sistema di controllo del veicolo e del motore tramite la batteria principale. In practice, in emergency starting conditions, the user, for example by means of a button, acts on the second emergency start switch, causing it to close. The BMS then detects the closure of the latter and activates the main switch causing the closure of the power supply circuit of the vehicle and engine control system via the main battery.

In una forma di realizzazione di un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la presente invenzione, detti terzi mezzi di commutazione possono vantaggiosamente comprendere uno switch interno di detta prima batteria principale, semplificandone in questo modo la disposizione circuitale. In an embodiment of a power supply and control device for an electric vehicle, according to the present invention, said third switching means can advantageously comprise an internal switch of said first main battery, thus simplifying its circuit arrangement.

Tipicamente detta prima batteria principale e detta seconda batteria di servizio operano a livelli diversi di tensione e normalmente la prima batteria principale opera ad un livello di tensione più alto della seconda batteria di servizio. Valori tipici di esercizio possono ad esempio essere 48 V per la prima batteria principale e 12 V per la seconda batteria di servizio, In questo caso, detta prima unità di controllo del veicolo e del motore elettrico comprende vantaggiosamente mezzi convertitori di tensione interposti tra detta prima batteria principale e detta seconda batteria di servizio. Typically said first main battery and said second service battery operate at different voltage levels and normally the first main battery operates at a higher voltage level than the second service battery. Typical operating values can for example be 48 V for the first main battery and 12 V for the second service battery. In this case, said first control unit of the vehicle and of the electric motor advantageously comprises voltage converting means interposed between said first main battery and called second service battery.

In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa di un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la presente invenzione, la prima unità di controllo del veicolo e del motore elettrico comprende preferibilmente primi mezzi di controllo del motore elettrico (MCU), comprendenti l’elettronica di controllo e potenza del motore, e secondi mezzi di controllo del veicolo, comprendenti l’elettronica di controllo del veicolo. In pratica, in questa forma di realizzazione, i primi mezzi di controllo del motore elettrico sono operativamente connessi alla prima batteria principale e al motore elettrico per il pilotaggio di detto motore elettrico. In a particularly advantageous embodiment of a power supply and control device for an electric vehicle, according to the present invention, the first control unit of the vehicle and of the electric motor preferably comprises first control means of the electric motor (MCU), comprising the engine power and control electronics, and second vehicle control means, including vehicle control electronics. In practice, in this embodiment, the first control means of the electric motor are operatively connected to the first main battery and to the electric motor for driving said electric motor.

Inoltre, i secondi mezzi di controllo del veicolo (VCU) sono operativamente connessi a detta seconda batteria di servizio per l’avviamento del veicolo in condizioni normali e sono operativamente connessi a detta prima batteria principale per l’avviamento del veicolo in condizioni di emergenza. In altre parole, la VCU, come meglio spiegato nella successiva descrizione di dettaglio, in fase di avviamento in condizioni normali può essere vantaggiosamente alimentata dalla seconda batteria di servizio, mentre in fase di avviamento in condizioni di emergenza può essere alimentata dalla prima batteria principale. Furthermore, the second vehicle control means (VCU) are operationally connected to said second service battery for starting the vehicle in normal conditions and are operationally connected to said first main battery for starting the vehicle in emergency conditions. In other words, the VCU, as better explained in the following detailed description, in the starting phase in normal conditions can be advantageously powered by the second service battery, while in the starting phase in emergency conditions it can be powered by the first main battery.

In un suo ulteriore aspetto, la presente invenzione è relativa anche ad un veicolo a trazione elettrica/ibrida che comprende un dispositivo di alimentazione e controllo come descritto e rivendicato. In a further aspect, the present invention also relates to an electric / hybrid drive vehicle which comprises a power supply and control device as described and claimed.

In particolare, il veicolo della presente invenzione può essere vantaggiosamente costituito da un ciclomotore a trazione elettrica. In questo caso, il commutatore di emergenza può essere vantaggiosamente azionato da un utente tramite mezzi a pulsante posizionati ad esempio in un vano sottosella del ciclomotore. In particular, the vehicle of the present invention can advantageously be constituted by an electric traction moped. In this case, the emergency switch can be advantageously operated by a user by means of a button positioned for example in a compartment under the saddle of the moped.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di alcune forme di realizzazione, illustrate a titolo esemplificativo e non limitativo nelle allegate Figure, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the description of some embodiments, illustrated by way of non-limiting example in the attached Figures, in which:

- la Figura 1 rappresenta uno schema di una forma di realizzazione generale di un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la presente invenzione; Figure 1 represents a diagram of a general embodiment of a power supply and control device of an electric vehicle, according to the present invention;

- la Figura 2 appresenta uno schema di una prima forma di realizzazione particolare di un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la presente invenzione; Figure 2 shows a diagram of a first particular embodiment of a power supply and control device for an electric vehicle, according to the present invention;

- la Figura 3 appresenta uno schema di una seconda forma di realizzazione particolare di un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la presente invenzione; Figure 3 shows a diagram of a second particular embodiment of a power supply and control device for an electric vehicle, according to the present invention;

- la Figura 4 appresenta uno schema di una terza forma di realizzazione particolare di un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la presente invenzione; Figure 4 shows a diagram of a third particular embodiment of a power supply and control device for an electric vehicle, according to the present invention;

- la Figura 5 appresenta uno schema di una quarta forma di realizzazione particolare di un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la presente invenzione; Figure 5 shows a diagram of a fourth particular embodiment of a power supply and control device for an electric vehicle, according to the present invention;

- la Figura 6 appresenta uno schema di una quinta forma di realizzazione particolare di un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la presente invenzione. Figure 6 shows a diagram of a fifth particular embodiment of a power supply and control device for an electric vehicle, according to the present invention.

Con riferimento alle allegate figure, nella sua forma di realizzazione più generale, il dispositivo 1 della presente invenzione è atto ad alimentare e controllare un veicolo elettrico comprendente un motore elettrico di trazione 2 ed un sistema di controllo 3 del veicolo e del motore 2. With reference to the attached figures, in its more general embodiment, the device 1 of the present invention is able to power and control an electric vehicle comprising an electric traction motor 2 and a control system 3 of the vehicle and of the motor 2.

Il dispositivo 1 comprende una prima batteria principale 4 che è atta ad alimentare il motore elettrico 2 ed il sistema di controllo 3, nonché una seconda batteria di servizio 5 che è atta ad alimentare il sistema di controllo 3 durante una fase di accensione del veicolo. The device 1 comprises a first main battery 4 which is suitable for powering the electric motor 2 and the control system 3, as well as a second service battery 5 which is suitable for powering the control system 3 during an ignition phase of the vehicle.

Il dispositivo 1 comprende inoltre primi mezzi di avviamento 6 del veicolo, costituiti ad esempio da un primo commutatore 6 azionabile dall’utente tramite una chiave o pulsante di accensione e secondi mezzi di avviamento di emergenza 7 del veicolo, costituiti ad esempio da un secondo commutatore 7 azionabile dall’utente tramite un pulsante di avviamento di emergenza e posizionato su un circuito di emergenza 71. The device 1 also comprises first vehicle starting means 6, consisting for example of a first switch 6 that can be operated by the user by means of an ignition key or button and second vehicle emergency starting means 7, consisting for example of a second switch 7 operated by the user via an emergency start button and positioned on an emergency circuit 71.

Una delle caratteristiche peculiari del dispositivo 1 secondo la presente invenzione è data dal fatto che detto sistema di controllo 3 comprende una prima unità di controllo 10 del veicolo e del motore elettrico 2 ed una seconda unità di controllo 20 della prima batteria principale 4. Da un punto di vista fisico, la prima unità di controllo 10 del veicolo e la seconda unità di controllo 20 della prima batteria principale 4 possono essere integrate nello stesso sistema di controllo 3 (Figura 1). In alternativa, la seconda unità di controllo 20 può essere vantaggiosamente integrata dal punto di vista fisico in un sistema di controllo 31 della prima batteria principale 4 (Figure 2-6). A loro volta, il sistema di controllo 3 del veicolo e del motore, ed il sistema di controllo 31 della prima batteria principale 4 possono essere fisicamente integrati, totalmente o parzialmente (Figure 2, 4 e 5), oppure fisicamente separati (Figure 3 e 6). One of the peculiar characteristics of the device 1 according to the present invention is given by the fact that said control system 3 comprises a first control unit 10 of the vehicle and of the electric motor 2 and a second control unit 20 of the first main battery 4. From a physically, the first control unit 10 of the vehicle and the second control unit 20 of the first main battery 4 can be integrated into the same control system 3 (Figure 1). Alternatively, the second control unit 20 can be advantageously integrated from the physical point of view into a control system 31 of the first main battery 4 (Figures 2-6). In turn, the control system 3 of the vehicle and the engine, and the control system 31 of the first main battery 4 can be physically integrated, totally or partially (Figures 2, 4 and 5), or physically separated (Figures 3 and 6).

Un’altra delle caratteristiche peculiari del dispositivo 1 secondo la presente invenzione è data dal fatto che il primo commutatore 6 di avviamento è operativamente collegato a detta seconda batteria di servizio 5 e a detta prima unità di controllo 10 del veicolo e del motore 2, in modo tale che quando è chiuso (chiave di avviamento in posizione ON) la prima unità di controllo 10 viene alimentata tramite la seconda batteria di servizio 5 per permettere l’avviamento del veicolo. Another of the peculiar characteristics of the device 1 according to the present invention is given by the fact that the first starting switch 6 is operatively connected to said second service battery 5 and to said first control unit 10 of the vehicle and of the engine 2, in a manner such that when it is closed (ignition key in the ON position) the first control unit 10 is powered by the second service battery 5 to allow the vehicle to be started.

Come meglio spiegato nel seguito, il secondo commutatore 7 di avviamento di emergenza è invece operativamente collegato alla seconda unità di controllo 20 in modo tale da permettere l’alimentazione della prima unità di controllo 10 tramite la prima batteria principale 4 in condizioni di emergenza, vale a dire quando la seconda batteria di servizio 5 non ha sufficiente carica per permettere l’avviamento del veicolo. As better explained below, the second emergency start switch 7 is instead operatively connected to the second control unit 20 in such a way as to allow the first control unit 10 to be powered by the first main battery 4 in emergency conditions. that is, when the second service battery 5 does not have sufficient charge to allow the vehicle to be started.

Con riferimento alle figure 4-6, in una forma di realizzazione preferita il dispositivo 1 di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico comprende terzi mezzi 21 di commutazione che sono comandati dalla seconda unità di controllo 20 della prima batteria principale 4 e che sono atti a connettere detta prima batteria principale 4 alla prima unità di controllo 10 del veicolo e del motore elettrico 2. With reference to Figures 4-6, in a preferred embodiment the power supply and control device 1 of an electric vehicle comprises third switching means 21 which are controlled by the second control unit 20 of the first main battery 4 and which are adapted to connecting said first main battery 4 to the first control unit 10 of the vehicle and of the electric motor 2.

Il dispositivo 1 comprende inoltre quarti mezzi 11 di commutazione che sono comandati dalla prima unità di controllo 10 del veicolo e del motore elettrico 2 e che sono operativamente collegati a detta seconda unità di controllo 20 di detta prima batteria principale 4. Come meglio spiegato nel seguito, i quarti mezzi 11 di commutazione sono atti a inviare alla seconda unità di controllo 20 un segnale per l’attivazione/disattivazione di detti terzi mezzi di commutazione 21. The device 1 also comprises fourth switching means 11 which are controlled by the first control unit 10 of the vehicle and of the electric motor 2 and which are operatively connected to said second control unit 20 of said first main battery 4. As better explained below , the fourth switching means 11 are adapted to send to the second control unit 20 a signal for the activation / deactivation of said third switching means 21.

In una forma di attuazione del dispositivo della presente invenzione, i terzi mezzi di commutazione 21 sono costituiti da un interruttore 21 (switch principale) che è comandato dalla BMS 20 della batteria principale 4, e che permette di collegare elettricamente l’alimentazione del sistema di controllo 3 del veicolo e del motore alla tensione della prima batteria principale 4. A loro volta i quarti mezzi di commutazione 11 sono costituiti da un ulteriore interruttore 11 (interruttore di accensione) che è comandato dall’unità di controllo del veicolo (VCU) in modo tale che quando la sua chiusura viene rilevata dalla BMS 20 quest’ultima attiva di conseguenza la chiusura dello switch principale 21, realizzando in questo modo l’avviamento del veicolo in condizioni normali. In an embodiment of the device of the present invention, the third switching means 21 consist of a switch 21 (main switch) which is controlled by the BMS 20 of the main battery 4, and which allows to electrically connect the power supply of the control 3 of the vehicle and of the engine at the voltage of the first main battery 4. In turn, the fourth switching means 11 consist of a further switch 11 (ignition switch) which is controlled by the vehicle control unit (VCU) in in such a way that when its closure is detected by the BMS 20 the latter consequently activates the closure of the main switch 21, thus realizing the starting of the vehicle under normal conditions.

In condizioni di avviamento di emergenza invece, il secondo commutatore 7 di avviamento di emergenza è atto ad inviare a detta seconda unità di controllo 20 di detta prima batteria principale 4 un segnale per l’attivazione/disattivazione di detti terzi mezzi di commutazione 21. L’utilizzatore quindi, tramite ad esempio un pulsante, agisce sul secondo commutatore 7 di avviamento di emergenza determinandone la chiusura. La BMS 20 rileva quindi la chiusura di del circuito di emergenza 71 e attiva lo switch principale 21 determinando la chiusura del circuito di alimentazione del sistema di controllo 3 del veicolo e del motore tramite la batteria principale 4. On the other hand, in emergency starting conditions, the second emergency starting switch 7 is able to send to said second control unit 20 of said first main battery 4 a signal for the activation / deactivation of said third switching means 21. L The user then, by means of a button for example, acts on the second emergency start switch 7, causing it to close. The BMS 20 then detects the closure of the emergency circuit 71 and activates the main switch 21 causing the closure of the power supply circuit of the control system 3 of the vehicle and of the engine by means of the main battery 4.

Da un punto di vista pratico lo switch principale 21 di commutazione può essere vantaggiosamente costituito da uno switch interno di detta prima batteria principale 4. From a practical point of view, the main switching switch 21 can be advantageously constituted by an internal switch of said first main battery 4.

Come precedentemente accennato, nel dispositivo 1 di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico secondo l’invenzione, la batteria principale 4 di trazione e la seconda batteria di servizio 5 operano a livelli diversi di tensione, ad esempio a tensioni rispettivamente di 48 V e 12 V. As previously mentioned, in the power supply and control device 1 of an electric vehicle according to the invention, the main traction battery 4 and the second service battery 5 operate at different voltage levels, for example at voltages of 48 V and 12 respectively. V.

Con riferimento alle Figure 5 e 6, una forma di realizzazione del dispositivo 1 dell’invenzione prevede quindi che la prima unità di controllo 10 del veicolo e del motore elettrico (2) comprenda mezzi convertitori di tensione 12 (in pratica, un convertitore CC-CC) che sono interposti tra detta prima batteria principale 4 e detta seconda batteria di servizio 5. With reference to Figures 5 and 6, an embodiment of the device 1 of the invention therefore provides that the first control unit 10 of the vehicle and of the electric motor (2) comprises voltage converting means 12 (in practice, a DC- CC) which are interposed between said first main battery 4 and said second service battery 5.

In questo modo è possibile realizzare un’interfaccia operativa tra le due batterie 4 e 5, permettendo così, tra le altre cose, la ricarica della batteria di servizio 5 tramite la batteria principale 4. In this way it is possible to create an operating interface between the two batteries 4 and 5, thus allowing, among other things, the charging of the service battery 5 through the main battery 4.

Sempre con riferimento alle Figure 5 e 6, una forma di realizzazione del dispositivo 1 dell’invenzione prevede inoltre che detta prima unità di controllo 10 del veicolo e del motore elettrico 2 comprenda primi mezzi di controllo 13 del motore elettrico (tipicamente una Motor Control Unit - MCU) e secondi mezzi di controllo 14 del veicolo (Vehicle Control Unit -VCU). Still with reference to Figures 5 and 6, an embodiment of the device 1 of the invention further provides that said first control unit 10 of the vehicle and of the electric motor 2 comprises first control means 13 of the electric motor (typically a Motor Control Unit - MCU) and second vehicle control means 14 (Vehicle Control Unit -VCU).

Tipicamente, la MCU 13 del motore elettrico 2 è operativamente connessa alla prima batteria principale 4 e a detto motore elettrico 2 in modo da consentire il pilotaggio di detto motore elettrico 2. Typically, the MCU 13 of the electric motor 2 is operatively connected to the first main battery 4 and to said electric motor 2 so as to allow the driving of said electric motor 2.

Inoltre, la VCU 14 del veicolo tipicamente è operativamente connessa a detta seconda batteria di servizio 5 per l’avviamento del veicolo in condizioni normali ed è operativamente connessa a detta prima batteria principale 4 per consentire l’avviamento del veicolo in condizioni di emergenza. Furthermore, the VCU 14 of the vehicle is typically operationally connected to said second service battery 5 for starting the vehicle in normal conditions and is operationally connected to said first main battery 4 to allow the vehicle to be started in emergency conditions.

In pratica, durante il normale funzionamento la procedura di avviamento del veicolo è la seguente. In practice, during normal operation the vehicle starting procedure is as follows.

L’utilizzatore agisce sui primi mezzi di avviamento 6, ad esempio posizionando il commutatore a chiave sulla posizione ON. La VCU 14 viene quindi alimentata dalla batteria di servizio 5 e comanda la chiusura dell’interruttore di accensione 11 della batteria principale 4 destinata prevalentemente alla trazione. The user acts on the first starting means 6, for example by positioning the key switch in the ON position. The VCU 14 is then powered by the service battery 5 and commands the closure of the ignition switch 11 of the main battery 4 intended mainly for traction.

La BMS 20 rileva la chiusura del contatto di accensione 11 e attiva lo switch principale 21, connettendo l’alimentazione del sistema di controllo 3 del veicolo e del motore alla batteria principale 4. Una volta alimentato, il sistema di controllo 3 del veicolo e del motore è in grado di mantenere la carica della batteria di servizio 5 tramite il convertitore DC-DC 12 e pilotare il motore di trazione 2 tramite la MCU 13. The BMS 20 detects the closing of the ignition contact 11 and activates the main switch 21, connecting the power supply of the control system 3 of the vehicle and of the engine to the main battery 4. Once powered, the control system 3 of the vehicle and of the motor is able to maintain the charge of the service battery 5 through the DC-DC converter 12 and drive the traction motor 2 through the MCU 13.

Nel caso in cui la batteria di servizio 5 fosse scarica non è possibile alimentare la VCU 14 e procedere con la procedura standard di accensione bisogna ricorrere alla procedura di avviamento di emergenza tramite il commutatore di avviamento di emergenza 7. La procedura di avviamento di emergenza è la seguente. In the event that the service battery 5 is discharged, it is not possible to power the VCU 14 and proceed with the standard ignition procedure, the emergency starting procedure must be used via the emergency start switch 7. The emergency starting procedure is the following.

L’utilizzatore agisce sui primi mezzi di avviamento 6, ad esempio posizionando il commutatore a chiave sulla posizione ON. Essendo la batteria di servizio 5 scarica la VCU 14 non può essere alimentata e non può comandare la chiusura dell’interruttore di accensione 11 della batteria principale di trazione 4. The user acts on the first starting means 6, for example by positioning the key switch in the ON position. Since the service battery 5 is discharged, the VCU 14 cannot be powered and cannot command the closing of the ignition switch 11 of the main traction battery 4.

L’utilizzatore a questo punto agisce sul commutatore di avviamento di emergenza 7, tramite ad esempio un pulsante, chiudendo il circuito di emergenza 71. La BMS 20 rileva la chiusura del circuito di emergenza 71 e attiva lo switch principale 21 connettendo l’alimentazione del sistema di controllo 3 del veicolo e del motore alla batteria principale 4. At this point, the user acts on the emergency start switch 7, by means of a button, for example, closing the emergency circuit 71. The BMS 20 detects the closure of the emergency circuit 71 and activates the main switch 21 by connecting the power supply of the 3 vehicle and engine control system to main battery 4.

Il sistema di controllo 3 del veicolo e del motore, una volta alimentato, è in grado di alimentare la VCU 14 e di ricaricare la batteria di servizio 5 tramite il convertitore DC-DC 12. La VCU 14 può quindi comandare la chiusura dell’interruttore di accensione 11 della batteria principale 4. The control system 3 of the vehicle and the engine, once powered, is able to power the VCU 14 and to recharge the service battery 5 through the DC-DC converter 12. The VCU 14 can then command the closing of the circuit breaker power switch 11 of the main battery 4.

A questo punto l’utilizzatore può rilasciare il pulsante di attivazione del commutatore di avviamento di emergenza 7. Il veicolo a questo punto è avviato ed in modalità di funzionamento normali, con il sistema di controllo 3 del veicolo e del motore che continua a caricare la batteria di servizio 5 tramite il convertitore DC-DC 12 e che contestualmente può iniziare a pilotare il motore di trazione 5 tramite la MCU 13. At this point the user can release the emergency start switch activation button 7. The vehicle is now started and in normal operating modes, with the control system 3 of the vehicle and the engine continuing to load the service battery 5 through the DC-DC converter 12 and which at the same time can start driving the traction motor 5 through the MCU 13.

Si è in pratica visto come un dispositivo di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, ed in particolare di un motociclo elettrico, secondo la presente invenzione consenta di raggiungere gli scopi prefissati. In practice it has been seen how a power supply and control device of an electric vehicle, and in particular of an electric motorcycle, according to the present invention allows to achieve the intended purposes.

Con il dispositivo di alimentazione e controllo della presente invenzione è infatti possibile l’avviamento del veicolo anche nei casi in cui la batteria di servizio non sia sufficientemente carica. With the power supply and control device of the present invention it is in fact possible to start the vehicle even in cases where the service battery is not sufficiently charged.

Inoltre, una volta che il veicolo è avviato, il dispositivo di alimentazione e controllo della presente invenzione consente la ricarica della batteria di servizio. Furthermore, once the vehicle is started, the power supply and control device of the present invention allows the service battery to be recharged.

Come si è visto dalla precedente descrizione e dalle allegate figure, il dispositivo di alimentazione e controllo della presente invenzione può essere realizzato con mezzi circuitali relativamente semplici. As seen from the previous description and the attached figures, the power supply and control device of the present invention can be made with relatively simple circuit means.

Inoltre, nel caso in cui il veicolo sia costituito da un ciclomotore a trazione elettrica, il dispositivo di alimentazione e controllo dell’invenzione può convenientemente comprendere un sistema di azionamento a pulsante posizionato in prossimità della batteria principale e alloggiato in un vano protetto in modo da non essere liberamente accessibile, se non dal proprietario/utilizzatore, ad esempio in un vano sottosella di detto ciclomotore. Furthermore, in the event that the vehicle is constituted by an electric-powered moped, the power supply and control device of the invention can conveniently comprise a push-button actuation system positioned in proximity to the main battery and housed in a protected compartment so as to not be freely accessible, except by the owner / user, for example in a compartment under the saddle of said moped.

Sulla base della descrizione data, altre caratteristiche, modifiche o miglioramenti sono possibili ed evidenti al tecnico medio. Tali caratteristiche, modifiche e miglioramenti sono perciò da considerarsi parte del presente modello di utilità. In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. Based on the description given, other features, modifications or improvements are possible and obvious to the average person. These features, modifications and improvements are therefore to be considered part of this utility model. In practice, the materials used, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any according to requirements and to the state of the art.

Claims (15)

RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico comprendente un motore elettrico di trazione (2) ed un sistema di controllo (3) del veicolo e del motore, detto dispositivo (1) comprendendo una prima batteria principale (4) di alimentazione del motore elettrico (2) e di detto sistema di controllo (3), una seconda batteria di servizio (5) che è atta ad alimentare detto sistema di controllo (3) durante una fase di accensione di detto veicolo, primi mezzi (6) di avviamento del veicolo e secondi mezzi (7) di avviamento di emergenza del veicolo, caratterizzato dal fatto che detto sistema di controllo (3) comprende una prima unità di controllo (10) del veicolo e del motore elettrico (2) ed una seconda unità di controllo (20) di detta prima batteria principale (4), detti primi mezzi (6) di avviamento essendo operativamente collegati a detta seconda batteria di servizio (5) e a detta prima unità di controllo (10) del veicolo e del motore (2) per alimentare detta prima unità di controllo (10) tramite detta seconda batteria di servizio (5) in condizioni normali, detti secondi mezzi (7) di avviamento di emergenza essendo operativamente collegati a detta seconda unità di controllo (20) per alimentare detta prima unità di controllo (10) tramite detta prima batteria principale (4) in condizioni di emergenza. CLAIMS 1. A power supply and control device (1) for an electric vehicle comprising an electric traction motor (2) and a vehicle and engine control system (3), said device (1) comprising a first main battery (4 ) for powering the electric motor (2) and said control system (3), a second service battery (5) which is adapted to power said control system (3) during an ignition phase of said vehicle, first means (6) for starting the vehicle and second means (7) for starting the emergency vehicle, characterized in that said control system (3) comprises a first control unit (10) for the vehicle and for the electric motor (2) and a second control unit (20) of said first main battery (4), said first starting means (6) being operatively connected to said second service battery (5) and to said first control unit (10) of the vehicle and of the motor (2) to power said first control unit (10) through said second service battery (5) in normal conditions, said second emergency starting means (7) being operatively connected to said second control unit (20) to power said first control unit (10 ) through said first main battery (4) in emergency conditions. 2. Il dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi (6) di avviamento comprendono un primo commutatore di avviamento e detti secondi mezzi (7) di avviamento di emergenza comprendono un secondo commutatore di avviamento di emergenza. 2. The device (1) for supplying and controlling an electric vehicle, according to claim 1, characterized in that said first starting means (6) comprise a first ignition switch and said second emergency starting means (7) they include a second emergency start switch. 3. Dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere terzi mezzi (21) di commutazione comandati da detta seconda unità di controllo (20) di detta prima batteria principale (4) e atti a connettere detta prima batteria principale (4) alla prima unità di controllo (10) del veicolo e del motore elettrico (2), e quarti mezzi (11) di commutazione comandati da detta prima unità di controllo (10) del veicolo e del motore elettrico (2) ed operativamente collegati a detta seconda unità di controllo (20) di detta prima batteria principale (4) e atti a inviare a detta seconda unità di controllo (20) un segnale per l’attivazione/disattivazione di detti terzi mezzi di commutazione (21). 3. Power supply and control device (1) for an electric vehicle, according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises third switching means (21) controlled by said second control unit (20) of said first main battery ( 4) and adapted to connect said first main battery (4) to the first control unit (10) of the vehicle and of the electric motor (2), and fourth switching means (11) controlled by said first control unit (10) of the vehicle and of the electric motor (2) and operatively connected to said second control unit (20) of said first main battery (4) and able to send to said second control unit (20) a signal for the activation / deactivation of said third switching means (21). 4. Dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto secondo commutatore (7) di avviamento di emergenza è atto ad inviare a detta seconda unità di controllo (20) di detta prima batteria principale (4) un segnale per l’attivazione/disattivazione di detti terzi mezzi di commutazione (21). 4. Device (1) for powering and controlling an electric vehicle, according to claim 3, characterized in that said second emergency starting switch (7) is able to send to said second control unit (20) of said first main battery (4) a signal for the activation / deactivation of said third switching means (21). 5. Dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detti terzi mezzi (21) di commutazione comprendono uno switch interno di detta prima batteria principale (4). 5. Device (1) for powering and controlling an electric vehicle, according to claim 3 or 4, characterized in that said third switching means (21) comprise an internal switch of said first main battery (4). 6. Dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima batteria principale (4) e detta seconda batteria di servizio (5) operano a livelli diversi di tensione. 6. Device (1) for powering and controlling an electric vehicle, according to one or more of the preceding claims, characterized in that said first main battery (4) and said second service battery (5) operate at different voltage levels. 7. Dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta prima unità di controllo (10) del veicolo e del motore elettrico (2) comprende mezzi convertitori di tensione (12) interposti tra detta prima batteria principale (4) e detta seconda batteria di servizio (5). 7. Device (1) for powering and controlling an electric vehicle, according to claim 6, characterized in that said first control unit (10) of the vehicle and of the electric motor (2) comprises interposed voltage converting means (12) between said first main battery (4) and said second service battery (5). 8. Dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima unità di controllo (10) del veicolo e del motore elettrico (2) comprende primi mezzi di controllo (13) del motore elettrico (2) e secondi mezzi di controllo (14) del veicolo. 8. Device (1) for powering and controlling an electric vehicle, according to one or more of the preceding claims, characterized in that said first control unit (10) of the vehicle and of the electric motor (2) comprises first control means ( 13) of the electric motor (2) and second control means (14) of the vehicle. 9. Dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi di controllo (13) del motore elettrico (2) sono operativamente connessi a detta prima batteria principale (4) e a detto motore elettrico (2) per il pilotaggio di detto motore elettrico (2). 9. Power supply and control device (1) of an electric vehicle, according to claim 8, characterized in that said first control means (13) of the electric motor (2) are operatively connected to said first main battery (4) and to said electric motor (2) for driving said electric motor (2). 10. Dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi di controllo (14) del veicolo sono operativamente connessi a detta seconda batteria di servizio (5) per l’avviamento del veicolo in condizioni normali e operativamente connessi a detta prima batteria principale (4) per l’avviamento del veicolo in condizioni di emergenza. 10. Device (1) for powering and controlling an electric vehicle, according to claim 8 or 9, characterized in that said second vehicle control means (14) are operatively connected to said second service battery (5) for starting the vehicle in normal conditions and operationally connected to said first main battery (4) for starting the vehicle in emergency conditions. 11. Dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti primo (6) e secondo (7) commutatore sono azionabili da un utente. Device (1) for powering and controlling an electric vehicle, according to one or more of the preceding claims, characterized in that said first (6) and second (7) switches can be operated by a user. 12. Dispositivo (1) di alimentazione e controllo di un veicolo elettrico, secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detto secondo commutatore (7) è azionabile tramite mezzi a pulsante. Device (1) for powering and controlling an electric vehicle, according to claim 11, characterized in that said second switch (7) can be operated by means of a button. 13. Veicolo a trazione elettrica/ibrida caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo (1) di alimentazione e controllo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti. 13. Electric / hybrid drive vehicle characterized in that it comprises a power supply and control device (1) according to one or more of the preceding claims. 14. Ciclomotore a trazione elettrica, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo (1) di alimentazione e controllo secondo una o più delle rivendicazioni 1-12. 14. Electric traction moped, characterized in that it comprises a power supply and control device (1) according to one or more of claims 1-12. 15. Ciclomotore secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo (1) di alimentazione e controllo secondo le rivendicazioni 11 o 12, detto secondo commutatore (7) essendo posizionato in un vano sottosella di detto ciclomotore. 15. Moped according to claim 14, characterized in that it comprises a power supply and control device (1) according to claims 11 or 12, said second switch (7) being positioned in a compartment under the saddle of said moped.
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